CN106957673B - 一种用于稠油破乳脱水的破乳剂和破乳方法 - Google Patents

一种用于稠油破乳脱水的破乳剂和破乳方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于稠油破乳脱水的破乳剂和破乳方法，属于采油工程领域。本发明解决了稠油在脱水处理过程中，存在着破乳、脱水难度大，破乳效果容易受到无机盐的存在而导致的破乳效果差的问题。本发明采用了一种阳离子单体改性的第一破乳剂和一种阴离子改性的木质素作为第二破乳剂，在破乳过程中，第一破乳剂可以与第二破乳剂通过相互电荷作用形成三维网状结构，同时木质素具有吸附无机盐的作用，可以在破乳的过程的同时消除无机盐的存在的影响。

Description

一种用于稠油破乳脱水的破乳剂和破乳方法
技术领域
本发明涉及一种用于稠油破乳脱水的破乳剂、制备方法和破乳方法，属于采油工程领域。
背景技术
原油破乳脱水的过程中要使用到大量的破乳剂。原油中含有胶质、沥青质等天然乳化剂，乳化能力强，加上各种油田助剂、化学驱、蒸汽驱、复合驱的广泛使用，致使油井采出液含水率持续上升，原油采出液成分和物性越来越复杂，乳状液稳定性增强，因此对破乳剂性能要求不断提高。稠油和超稠油的高效快速破乳已成为影响采油成本、原油质量、产量和控制油田环境污染的关键技术。因此，研发、生产和应用新型高效原油破乳剂，对油田的生产具有十分重要的意义。
20世纪40年代以来逐渐使用非离子表面活性剂作为破乳剂，50-70年代进行了大量研究，发表了为数众多的专利。最早使用的是烷基酚、脂肪醇为起始剂的聚氧乙基醚，如前苏联的Oп系列、美国的Igepol系列。所用烷基酚有壬基酚（较常用）、辛基酚、异辛基酚、异丁基酚等；脂肪醇有油醇、辛醇、C10-20高碳醇等一元醇以及多元醇如乙二醇、丙二醇、已糖醇、葡糖醇、蔗糖、季戊四醇等。在此类破乳剂中以丙二醇为起始剂的环氧丙烷环氧乙烷嵌段聚醚研究得最多。以脂肪酸作起始剂的聚醚类破乳剂很少。脂肪酸与多元醇如甘油、山梨糖醇的酯化产物作起始剂的聚醚，也可用作原油破乳剂。
CN104291412A公开了一种用于含聚采油污水处理的反相破乳剂的制备方法，该方法首先以环氧氯丙烷为原料通过自聚反应合成聚环氧氯丙烷PECH，再与有机胺、二硫化碳反应得到棕红色粘稠液体。本发明还提供了用该方法制备得到的反相破乳剂，该反相破乳剂为网状结构的阴离子聚合物，呈棕红色粘稠液体，在30℃、转速为100r/min条件下测试旋转粘度为120～140CP。
但是上述的破乳剂在应用于稠油破乳时存在着脱水难度大的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：稠油在脱水处理过程中，存在着破乳、脱水难度大，破乳效果容易受到无机盐的存在而导致的破乳效果差的问题。
为解决上述问题，采用了如下技术手段：采用了一种阳离子单体改性的第一破乳剂和一种阴离子改性的木质素作为第二破乳剂，在破乳过程中，第一破乳剂可以与第二破乳剂通过相互电荷作用形成三维网状结构，同时木质素具有吸附无机盐的作用，可以在破乳的过程的同时消除无机盐的存在的影响。
技术方案是：
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：2～4；
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷20～35份、含有共轭双键的吡咯烷酮类单体3～5份、阳离子单体2～4份、酯类溶剂50～75份、引发剂1～3份、交联剂2～4份、催化剂0.2～0.4份混合均匀，升温至45～60℃，进行聚合反应；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末15～25份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为25～30%的水溶液，加入苯酚3～7份，升温到90～100℃进行反应；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷2～4份、阴离子单体4～7份，在75～85℃进行反应，得到第二破乳剂。
所述的步骤S11中，聚合反应时间是2～4h。
含有共轭双键的吡咯烷酮类单体选自：N-乙烯基吡咯烷酮或者N-丙烯酰基吡咯烷酮中的一种或者两种的混合。
所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯二甲胺基乙酯中的一种或多种。
酯类溶剂是乙酸乙酯。
所述的引发剂选自为过硫酸钾或过硫酸铵。
所述的交联剂选自2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯(DCP)、或三聚异氰酸三烯丙酯。
所述的催化剂是二丁基二月桂酸锡。
所述的步骤S21中，反应时间是1～4h。
所述的步骤S22中，所述的阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基苯磺酸、马来酸、马来酸酐或含有羧酸基或磺酸基的阴离子单体；反应时间是0.5～2h。
一种稠油破乳脱水方法，采用了上述的破乳剂，包括如下步骤：第1步，将第二破乳剂混合于稠油中，搅拌均匀，再加入第一破乳剂，继续搅拌，再静置分层；所述的破乳剂的加入量是稠油的0.05～0.3wt%。
有益效果
本发明解决了稠油在脱水处理过程中，存在着破乳、脱水难度大，破乳效果容易受到无机盐的存在而导致的破乳效果差的问题。本发明采用了一种阳离子单体改性的第一破乳剂和一种阴离子改性的木质素作为第二破乳剂，在破乳过程中，第一破乳剂可以与第二破乳剂通过相互电荷作用形成三维网状结构，同时木质素具有吸附无机盐的作用，可以在破乳的过程的同时消除无机盐的存在的影响。
具体实施方式
实施例1
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：2；制备方法是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷20份、N-乙烯基吡咯烷酮3份、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵2份、乙酸乙酯50份、过硫酸钾1份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷2份、二丁基二月桂酸锡0.2份混合均匀，升温至45℃，进行聚合反应，聚合反应时间是2h；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末15份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为25%的水溶液，加入苯酚3份，升温到90℃进行反应，反应时间是1h；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷2份、阴离子单体乙烯基苯磺酸4份，在75℃进行反应，反应时间是0.5h，得到第二破乳剂。
实施例2
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1： 4；制备方法是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷35份、N-乙烯基吡咯烷酮5份、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵4份、乙酸乙酯75份、过硫酸钾3份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷4份、二丁基二月桂酸锡0.4份混合均匀，升温至60℃，进行聚合反应，聚合反应时间是4h；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末25份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为30%的水溶液，加入苯酚7份，升温到100℃进行反应，反应时间是4h；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷4份、阴离子单体乙烯基苯磺酸7份，在85℃进行反应，反应时间是2h，得到第二破乳剂。
实施例3
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：3；制备方法是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷25份、N-乙烯基吡咯烷酮4份、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵3份、乙酸乙酯55份、过硫酸钾2份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷3份、二丁基二月桂酸锡0.3份混合均匀，升温至55℃，进行聚合反应，聚合反应时间是3h；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末20份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为28%的水溶液，加入苯酚6份，升温到95℃进行反应，反应时间是3h；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷3份、阴离子单体乙烯基苯磺酸5份，在78℃进行反应，反应时间是1h，得到第二破乳剂。
对照例1
与实施例3区别在于：第二破乳剂未经过阴离子单体改性。
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：3；制备方法是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷25份、N-乙烯基吡咯烷酮4份、阳离子单体二烯丙基二甲基氯化铵3份、乙酸乙酯55份、过硫酸钾2份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷3份、二丁基二月桂酸锡0.3份混合均匀，升温至55℃，进行聚合反应，聚合反应时间是3h；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末20份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为28%的水溶液，加入苯酚6份，升温到95℃进行反应，反应时间是3h；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷3份，在78℃进行反应，反应时间是1h，得到第二破乳剂。
对照例2
与实施例3区别在于：第一破乳剂未经过阳离子单体改性。
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：3；制备方法是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷25份、N-乙烯基吡咯烷酮4份、乙酸乙酯55份、过硫酸钾2份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷3份、二丁基二月桂酸锡0.3份混合均匀，升温至55℃，进行聚合反应，聚合反应时间是3h；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末20份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为28%的水溶液，加入苯酚6份，升温到95℃进行反应，反应时间是3h；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷3份、阴离子单体乙烯基苯磺酸5份，在78℃进行反应，反应时间是1h，得到第二破乳剂。
对照例3
与实施例3的区别在于：第一破乳剂未经过阳离子单体改性且第二破乳剂未经过阴离子单体改性。
一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：3；制备方法是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷25份、N-乙烯基吡咯烷酮4份、乙酸乙酯55份、过硫酸钾2份、2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷3份、二丁基二月桂酸锡0.3份混合均匀，升温至55℃，进行聚合反应，聚合反应时间是3h；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂。
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末20份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为28%的水溶液，加入苯酚6份，升温到95℃进行反应，反应时间是3h；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷3份，在78℃进行反应，反应时间是1h，得到第二破乳剂。
对照例4
与实施例3的区别在于：破乳剂中只有第一破乳剂。
对照例5
与实施例3的区别在于：破乳剂中只有第二破乳剂。
参照中国石油天然气行业标准SY/T5281-2000《原油破乳剂使用性能检测方法（瓶试法）》及中国海洋石油总公司企业标准Q/HS2020-2004《原油破乳剂质量检验方法》，对渤海某注聚油田的含聚原油进行瓶试法破乳实验。
该实验采用的含聚原油中聚合物浓度为230mg/L，现场脱水温度为70℃，加入破乳剂的重量是稠油重量0.02wt%，以及40分钟后污水颜色和油水界面情况，具体实验结果如表1所示。
从表中可以看出，采用本发明的破乳剂对于稠油具有较好的破乳效果。实施例3相对于对照例1～3可以看出，通过在第一破乳剂上使用阳离子单体接枝和在第二破乳 剂上使用阴离子单体破乳，可以在破乳过程中形成交互网络，形成较好的网状结构，使捕获破乳效果更好。另外，实施例3相对于对照例4和对照例5可以看出，单独采用第一破剂或第二破乳剂无法产生协同效果。

Claims (7)

1.一种用于稠油破乳脱水的破乳剂，其特征在于，包括有第一破乳剂和第二破乳剂，它们的重量比是1：2～4；
所述的第一破乳剂的制备方法是：
S11，按重量份计，将环氧氯丙烷20～35份、含有共轭双键的吡咯烷酮类单体3～5份、阳离子单体2～4份、酯类溶剂50～75份、引发剂1～3份、交联剂2～4份、催化剂0.2～0.4份混合均匀，升温至45～60℃，进行聚合反应；
S12，反应结束后，用水洗涤反应物，再真空干燥除溶剂，得到第一破乳剂；
所述的第二破乳剂的制备方法是：
S21，按重量份计，将木质素磺酸钠粉末15～25份加入水中，搅拌溶解制成质量浓度为25～30%的水溶液，加入苯酚3～7份，升温到90～100℃进行反应；
S22，在S21得到的反应液中加入环氧氯丙烷2～4份、阴离子单体4～7份，在75～85℃进行反应，得到第二破乳剂；
所述的阳离子单体为丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二烯丙基二甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵或甲基丙烯二甲胺基乙酯中的一种或多种；
所述的阴离子单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯基磺酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、乙烯基苯磺酸、马来酸或马来酸酐。
2.根据权利要求1所述的用于稠油破乳脱水的破乳剂，其特征在于，所述的步骤S11中，聚合反应时间是2～4h。
3.根据权利要求1所述的用于稠油破乳脱水的破乳剂，其特征在于，含有共轭双键的吡咯烷酮类单体选自：N-乙烯基吡咯烷酮或者N-丙烯酰基吡咯烷酮中的一种或者两种的混合。
4.根据权利要求1所述的用于稠油破乳脱水的破乳剂，其特征在于，酯类溶剂是乙酸乙酯；所述的引发剂选自为过硫酸钾或过硫酸铵；所述的交联剂选自2，5-二甲基-2，5-二(叔丁过氧基)己烷、过氧化苯二甲酰、过氧化二异丙苯(DCP)、或三聚异氰酸三烯丙酯。
5.根据权利要求1所述的用于稠油破乳脱水的破乳剂，其特征在于，所述的催化剂是二丁基二月桂酸锡；所述的步骤S21中，反应时间是1～4h；所述的步骤S22中，反应时间是0.5～2h。
6.权利要求1所述的用于稠油破乳脱水的破乳剂的制备方法，是将第一破乳剂和第二破乳剂按重量比混合均匀。
7.一种稠油破乳脱水方法，采用了权利要求1所述的的破乳剂，包括如下步骤：第1步，将第二破乳剂混合于稠油中，搅拌均匀，再加入第一破乳剂，继续搅拌，再静置分层；所述的破乳剂的加入量是稠油的0.05～0.3wt%。
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